用于自适应学习值和基于该值控制发动机的涡轮增压器的系统和方法与流程

本公开涉及内燃机，并且更具体地，涉及用于自适应地学习值以及基于该自适应学习的值来控制发动机的涡轮增压器的系统和方法。

背景技术：

本文提供的背景描述是为了一般地呈现本公开的上下文的目的。当前署名的发明人的工作，就其在该背景部分所描述的以及在提交时可以不另外被作为是现有技术的多个方面的描述而言，既不明确地也不隐含地被认可为是本公开的现有技术。

内燃机在汽缸内燃烧空气和燃料混合物以驱动活塞，这产生驱动扭矩。进入发动机的空气流动通过节流阀来调节。燃料控制系统调整被喷射的燃料的比率，以向汽缸提供所期望的空气/燃料混合物。增加提供至汽缸的空气和燃料量通常提高了发动机的扭矩输出。

使用涡轮增压器以通过将额外的空气推进汽缸来提高内燃机的效率。涡轮增压器包括涡轮和压缩机。涡轮被发动机产生的排气驱动，并且反过来使用排气的动力将压缩机驱动。然后，压缩机压缩进入汽缸的空气以将更多空气推入汽缸。由涡轮增压器提供的升压量(进气压缩量)通常通过调整废气门的位置来控制，该废气门允许排气绕过涡轮。由可变几何形状涡轮增压器提供的升压量通过调整可变几何形状涡轮增压器内叶片的位置来控制。

技术实现要素：

根据本公开的原理的系统包括目标涡轮增压器位置模块和涡轮增压器控制模块。目标涡轮增压器位置模块基于由涡轮增压器的压缩机产生的功率、涡轮增压器的涡轮中的轴的惯性与由涡轮产生的功率之间的关系式来确定涡轮增压器的目标位置。目标涡轮增压器位置包括目标叶片位置和目标废气门位置中的至少一个。涡轮增压器控制模块基于目标涡轮增压器位置来控制涡轮增压器。

通过详细的描述、权利要求和附图本公开的其它应用领域将变得显而易见。详细的描述和具体的示例仅旨在用于说明的目的，而并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

通过详细的描述和附图本公开将变得更易理解，其中：

图1是根据本公开的原理的示例性发动机系统的功能框图；

图2至图4是根据本公开的原理的示例性控制系统的功能框图；以及

图5是示出根据本公开的原理的示例性控制方法的流程图。

在附图中，附图标记可被重复使用以标识类似的和/或相同的元件。

具体实施方式

通过将跨涡轮增压器的压缩机的压力比的实际值与压缩机压力比的目标值之间的误差最小化，发动机控制系统通常使用反馈方法来控制涡轮增压器的位置。基于来自压力传感器的输入来确定压缩机压力比，该压力传感器设置在压缩机的上游和下游。因此，如果传感器中的一个或两个出现故障，则涡轮增压器位置不如期望的那样被控制。

为了避免这个问题，除了或代替上述的反馈方法，一些发动机控制系统可使用前馈方法。此外，前馈方法可以提高瞬态系统响应。前馈方法通常包括使用基于物理学的模型来确定涡轮增压器位置的目标值。然而，现有的基于物理学的模型不能准确地捕获涡轮增压器系统的物理特性，这不利地影响了涡轮增压器位置控制。此外，现有的基于物理学的模型包括一些系数，这些系数要通过耗时的校准工作来确定。

根据本公开的系统和方法既使用前馈方法又使用反馈方法来控制涡轮增压器的位置。前馈方法包括：使用采用线性参数变化(LPV)形式的基于物理学的模型来确定目标涡轮增压器位置，该线性参数变化(LPV)形式准确地捕获了涡轮增压器系统的的物理特性。此外，基于物理学的模型包括使用修改的最小二乘方或卡尔曼滤波自适应学习的系数，这消除了校准工作。进一步地，自适应学习系数使得该系统和方法能够考虑到变化的发动机工况(诸如系统老化)，这还提高了涡轮增压器位置控制。

现在参照图1，发动机系统100包括发动机102，该发动机102燃烧空气/燃料混合物以产生用于车辆的驱动扭矩。由发动机102产生的驱动扭矩量是基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入。驾驶员输入可以基于加速器踏板的位置。驾驶员输入还可以基于巡航控制系统，该巡航控制系统可以是改变车辆速度以维持预定行车间距的自适应巡航控制系统。

通过进气系统108，空气被抽吸到发动机102中。进气系统108包括进气歧管110和节流阀112。节流阀112可包括具有可旋转叶片的蝶形阀。发动机控制模块(ECM)114控制节流阀致动器模块116，该节流阀致动器模块116调节节流阀112的开度以控制抽吸到进气歧管110的空气量。

来自进气歧管110的空气被抽吸到发动机102的汽缸中。虽然发动机102可包括多个汽缸，用于说明目的，示出了单个的代表性的汽缸118。仅作示例，发动机102可包括2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个和/或12个汽缸。在一定的发动机工况下，ECM 114可停用一些汽缸，这可以提高燃料经济性。

发动机102可使用四冲程循环运行。如下所述的四冲程被称为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴(未示出)的每次旋转期间，在汽缸118内发生四冲程中的两个。因此为了经历所有四冲程，曲轴两次旋转对于汽缸118是必需的。

在进气冲程期间，来自进气歧管110的空气通过进气阀122被抽吸到汽缸118中。ECM 114控制燃料致动器模块124，该燃料致动器模块124调节由燃料喷射器125执行的燃料喷射，以实现期望的空气/燃料比。燃料可在中心位置或多个位置处(诸如在接近每个汽缸的进气阀122处)被喷射到进气歧管110中。在各种实施方式中，燃料可以被直接喷射到汽缸中或与汽缸相关联的混合室中。燃料致动器模块124可以停止喷射燃料到经停用的汽缸中。

经喷射的燃料与空气混合，并且在汽缸118中产生空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，汽缸118内的活塞(未示出)压缩该空气/燃料混合物。发动机102可以是压燃式发动机，在这种情况下，汽缸118中的压缩点燃空气/燃料混合物。可替换地，发动机102可以是火花点火式发动机，在这种情况下，火花致动器模块126基于来自ECM 114的信号给火花塞128通电，以在汽缸118中产生点燃空气/燃料混合物的火花。火花正时相对于活塞处在其最上面的位置的时间可以是特定的，该位置被称为上死点(TDC)。

火花致动器模块126可由火花正时信号来控制，该火花正时信号指定在TDC之前或是之后的距离以产生火花。因为活塞位置与曲轴旋转直接相关，火花致动器模块126的操作可与曲轴角度同步。在各种实施方式中，火花致动器模块126可停止向经停用的汽缸提供火花。

产生火花可被称为点火事件。火花致动器模块126可具有改变用于每次点火事件的火花正时的能力。当火花正时信号在上一次点火事件与下一次点火事件之间变化时，火花致动器模块126甚至能够改变用于下一次点火事件的火花正时。在各种实施方式中，发动机102可以包括多个汽缸，并且火花致动器模块126可以相对于TDC，将用于发动机102中的所有汽缸的火花正时改变相同的量。

在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧驱动活塞向下，从而驱动曲轴。燃烧冲程可被定义为活塞到达TDC与活塞返回至下死点(BDC)时之间的时间。在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上移动，并且通过排气阀130排出燃烧的副产物。燃烧的副产物通过排气系统134从车辆排出。

进气阀122可由进气凸轮轴140控制，而排气阀130可由排气凸轮轴142控制。在各种实施方式中，多个进气凸轮轴(包括进气凸轮轴140)可控制用于汽缸118的多个进气阀(包括进气阀122)和/或可控制多排汽缸(包括汽缸118)的进气阀(包括进气阀122)。类似地，多个排气凸轮轴(包括排气凸轮轴142)可控制用于汽缸118的多个排气阀和/或可控制用于多排汽缸(包括汽缸118)的排气阀(包括排气阀130)。

进气阀122开启的时间可通过进气凸轮相位器148相对于活塞TDC来改变。排气阀130开启的时间可通过排气凸轮相位器150相对于活塞TDC来改变。阀致动器模块158可以基于来自ECM 114的信号来控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。在实施时，可变阀升程还可由阀致动器模块158来控制。

ECM 114可通过指示阀致动器模块158停止开启进气阀122和/或排气阀130来停用汽缸118。阀致动器模块158可以通过将进气阀122从进气凸轮轴140解耦来停止开启进气阀122。类似地，阀致动器模块158可以通过将排气阀130从排气凸轮轴142解耦来停止开启排气阀130。在各种实施方式中，阀致动器模块158可以使用除凸轮轴之外的装置(诸如电磁致动器或或电液压致动器)来启动进气阀122和/或排气阀130。

发动机系统100可包括向进气歧管110提供加压空气的升压装置。例如，图1示出了包括热涡轮160-1的涡轮增压器，该热涡轮由流经排气系统134的热排放气体提供动力。涡轮增压器还包括由涡轮160-1驱动的冷空气压缩机160-2，该冷空气压缩机压缩通入节流阀112的空气。在各种实施方式中，由曲轴驱动的增压器(未示出)可压缩来自节流阀112的空气，并且将经压缩的空气传递至进气歧管110。

废气门162可允许排气绕过涡轮160-1，从而减少涡轮增压器的升压(进气压缩量)。ECM 114可通过升压致动器模块164来控制涡轮增压器。升压致动器模块164可以通过控制废气门162的位置来调节涡轮增压器的升压。可替代地，涡轮增压器可以是可变几何形状涡轮增压器，并且升压致动器模块164可以通过控制涡轮增压器中的可调叶片(未示出)的位置来调节涡轮增压器的升压。在各种实施方式中，多个涡轮增压器可由升压致动器模块164来控制。

中间冷却器(未示出)可以消散包含在压缩空气充量中的一些热量，该热量是在空气被压缩时产生的。压缩空气充量还具有从排气系统134的部件吸收的热量。尽管出于说明目的单独示出，涡轮160-1和压缩机160-2可以互相附接，将进气置于接近热排气的位置。

排气系统134可包括排气再循环(EGR)阀170，该排气再循环阀选择性地将排气重新导到进气歧管110。EGR阀170可位于涡轮增压器的涡轮160-1的上游。EGR阀170可由EGR致动器模块172控制。

排气系统134还可包括EGR冷却器174和EGR冷却器旁通阀176。EGR冷却器174可位于HP EGR阀170的下游，并且可以将流经HP EGR阀170的高压排气冷却。当EGR冷却器旁通阀176开启时，EGR冷却器旁通阀176可允许高压排气绕过EGR冷却器174。EGR冷却器旁通阀176可以基于来自ECM 114的信号通过旁通致动器模块178来控制。当发动机102被初始启动时，ECM 114可以打开EGR冷却器旁通阀176，以更快地将发动机102和/或排气系统134的部件的温度提高到其工作温度。

发动机系统100可以使用曲轴位置(CKP)传感器180来测量曲轴的位置。可以使用发动机冷却剂温度(ECT)传感器182来测量发动机冷却剂的温度。ECT传感器182可位于发动机102内或在其它位置(冷却剂在其中循环)，诸如散热器(未示出)。

可以使用歧管绝对压力传感器184来测量进气歧管110内的压力。在各种实施方式中，可以测量发动机真空，该发动机真空是环境空气压力与进气歧管110内的压力之间的差。流入进气歧管110的空气质量流率可以使用质量空气流量(MAF)传感器186来测量。在各种实施方式中，MAF传感器186可位于还包括节流阀112的壳体中。

节流阀致动器模块116可以使用一个或多个节流阀位置传感器(TPS)190来监控节流阀112的位置。被抽吸到发动机102中的空气的环境温度可以使用进气温度(IAT)传感器192来测量。被抽吸到发动机102中的空气的环境压力可以使用进气压力(IAP)传感器194来测量。

由发动机102产生的排气的温度可以使用排气温度(EXT)传感器196来测量。EXT传感器196可位于如图所示的涡轮160-1的上游处的排气系统134中。可以使用涡轮出口压力(TOP)传感器198来测量在涡轮160-1的出口侧的排气的压力。ECM 114使用来自传感器的信号来做出用于发动机系统100的控制决定。

现在参照图2，ECM 114的示例性的实施方式包括期望扭矩模块202、发动机速度模块204、实际压力比模块206和参考压力比模块208。期望扭矩模块202基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入来确定期望扭矩。期望扭矩模块202可存储加速器踏板位置到目标扭矩的一个或多个映射，并且可基于所选择的映射来确定期望扭矩。期望扭矩模块202输出期望扭矩。

发动机速度模块204基于来自CKP传感器180的曲轴位置来确定发动机102的速度。例如，发动机速度模块204可以基于曲轴完成一次或多次旋转所经过的时间段来计算发动机速度。发动机速度模块204输出发动机速度。

实际压力比模块206确定跨涡轮增压器的压缩机160-2的压力比的实际值。实际压力比模块206可基于由MAP传感器184测量的歧管压力和由IAP传感器194测量的环境压力来确定实际压缩机压力比。例如，实际压力比模块206可将歧管压力除以环境压力来获得实际压缩机压力比。实际压力比模块206输出实际压缩机压力比。

参考压力比模块208确定用于跨涡轮增压器的压缩机160-2的压力比的目标值或参考值。参考压力比模块208可基于期望扭矩和发动机速度来确定参考压缩机压力比。例如，参考压力比模块208可使用将期望扭矩和发动机速度与参考压缩机压力比相关联的查找表和/或公式来确定参考压缩机压力比。参考压力比模块208输出参考压缩机压力比。

图3所示的ECM 114的示例性实施方案还包括目标涡轮增压器位置模块210、涡轮增压器位置调整模块212、和涡轮增压器控制模块214。目标涡轮增压器位置模块210使用基于物理学的模型来确定目标涡轮增压器位置。目标涡轮增压器位置可以是用于废气门162的位置或者用于可变几何形状涡轮增压器中叶片的位置的目标值。在任一种情况下，目标涡轮增压器位置模块210可使用以下关系式来确定目标涡轮增压器位置：

其中是跨压缩机160-2的压力比的变化比率，P_c是压缩机160-2的功率输出，j是涡轮160-1上的轴的惯性，以及P_t是涡轮160-1的功率输出。

如果目标涡轮增压器位置为可变几何形状涡轮增压器的目标位置，则关系式(1)可扩展成以下关系式：

其中是压缩机160-2上的压力比的变化比率，c是恒量(例如预定值)，P_c是压缩机160-2的功率输出，Q_c是进气流量，是进气流量的变化比率，h_t是由发动机102产生的排气焓，a₀、a₁、a₂、a₃、和a₄是学习系数，Q_e是通过涡轮160-1的排气流量，和u_VGT是可变几何形状涡轮增压器的目标位置。

如果目标涡轮增压器位置为废气门162的目标位置，则关系式(1)可扩展成以下关系式：

其中是跨压缩机160-2的压力比的变化比率，c是恒量(例如预定值)，P_c是压缩机160-2的功率输出，Q_c是进气流量，是进气流量的变化比率，g(t)是功率传递系数，a₀、a₁、a₂、a₃、和a₄是学习系数，Q_WG是通过涡轮160-1和废气门162的总排气流量，以及u_WG是废气门162的目标位置。

目标涡轮增压器位置模块210可使用例如查找表和/或公式，基于跨压缩机160-2的压力比、进气质量流率、环境空气压力和环境空气温度来确定压缩机160-2的功率输出。目标涡轮增压器位置模块210可接收来自MAF传感器186的进气质量流率、来自IAT传感器192的环境空气压力和来自IAP传感器194的环境空气温度。当以如下参考图3所述的前馈方式来确定目标涡轮增压器位置时，目标涡轮增压器位置模块210可基于参考压缩机压力比来确定压缩机功率输出。当以如下参考图4所述的反馈方式来确定目标涡轮增压器位置时，目标涡轮增压器位置模块210可基于实际压缩机压力比来确定压缩机功率输出。

目标涡轮增压器位置模块210可使用以下关系式来确定进气流量：

其中Q_c是进气流量，是来自MAF传感器186的进气质量流率，T_a是来自IAT传感器192的环境空气温度，以及p_a是来自IAP传感器194的环境空气压力。使用关系式(4)确定的进气流量可称为修正进气流量，这是因为关系式(4)基于环境空气温度和环境空气压力对进气质量流率进行调整或修正以产生修正进气流量。

目标涡轮增压器位置模块210可使用以下关系式来确定通过涡轮160-1的排气流量：

其中Q_e是排气流量，是穿过涡轮160-1的排气质量流率，T_ex是来自EXT传感器196的排气温度，和p_to是来自TOP传感器198的涡轮出口压力。使用关系式(5)所确定的排气流量可称为修正涡轮排气流量，这是因为关系式(5)基于环境空气温度和环境空气压力对穿过涡轮160-1的排气质量流率进行调整或修正以产生修正涡轮排气流量。

目标涡轮增压器位置模块210可基于来自MAF传感器186的进气质量流率和注入至发动机102的汽缸的燃料的质量流率来确定穿过涡轮160-1的排气质量流率。例如，目标涡轮增压器位置模块210可确定进气质量流率和注入燃料的质量流率的总和以获得穿过涡轮160-1的排气质量流率。注入燃料的质量流率可以是指令值。

目标涡轮增压器位置模块210可使用以下关系式确定通过涡轮160-1和废气门162的总排气流量：

其中Q_WG是通过涡轮160-1和废气门162的总排气流量，是穿过涡轮160-1和废气门162的排气质量流率，T_ex是来自EXT传感器196的排气温度，和p_to是来自TOP传感器198的涡轮出口压力。使用关系式(6)确定的排气流量可称为修正排气流量，这是因为关系式(6)基于环境空气温度和环境空气压力对排气质量流率进行调整或修正以产生修正排气流量。

目标涡轮增压器位置模块210可基于来自MAF传感器186的进气质量流率和注入至发动机102的汽缸的燃料质量流率来确定穿过涡轮160-1和废气门162的排气质量流率。例如，目标涡轮增压器位置模块210可确定进气质量流率和注入燃料的质量流率的总和以获得穿过涡轮160-1和废气门162的排气质量流率。如上所述，注入燃料的质量流率可以是指令值。

目标涡轮增压器位置模块210可使用以下关系式来确定关系式(2)的功率传递系数：

其中g(t)是功率传递系数，T_ex是来自EXT传感器196的排气温度，和p_to是来自TOP传感器198的涡轮出口压力。

当一种或多种发动机工况处于稳态时，目标涡轮增压器位置模块210可将压缩机压力比的变化比率设定为等于零，且使用关系式(2)或(3)来求解目标涡轮增压器位置。发动机工况可包括发动机速度、进气流量和/或燃料流量。当发动机工况的变化比率小于预定比率时，目标涡轮增压器位置模块210可确定发动机工况处于稳态。当发动机工况的变化比率大于或等于预定比率时，目标涡轮增压器位置模块210可确定发动机工况处于瞬态。

当发动机工况处于瞬态时，目标涡轮增压器位置模块210可使用以下关系式来确定压缩机压力比：

(8)p_rc(k)＝p_rc(k-1)+Δp_rc，

其中p_rc(k)是在当前迭代k下的压缩机压力比，p_rc(k-1)是在先前迭代k-1下的压缩机压力比，以及Δp_rc是从先前迭代到当前迭代的压缩机压力比的变化。目标涡轮增压器位置模块210可基于压缩机压力比的变化比率与先前和当前迭代之间的采样周期的乘积来确定压缩机压力比的变化。目标涡轮增压器位置模块210可使用关系式(2)或(3)来确定压缩机压力比的变化比率。

当以如下参考图3所述的前馈方式来确定目标涡轮增压器位置时，目标涡轮增压器位置模块210可基于参考压缩机压力比来确定压缩机功率输出的第一值。当以如下参考图4所述的反馈方式来确定目标涡轮增压器位置时，目标涡轮增压器位置模块210可基于实际压缩机压力比来确定压缩机功率输出的第一值。当无论以前馈方式或者反馈方式来确定目标涡轮增压器位置时，目标涡轮增压器位置模块210可基于目标涡轮增压器位置的先前值来确定涡轮功率输出的第一值。然后，目标涡轮增压器位置模块210可基于压缩机功率输出的第一值和涡轮功率输出的第一值通过使用关系式(2)或(3)来确定压缩机压力比的变化比率。

使用关系式(8)已确定压缩机压力比时，目标涡轮增压器位置模块210可将压缩机压力比的变化比率设定为等于零，且使用关系式(2)或(3)来求解目标涡轮增压器位置。当这样做时，目标涡轮增压器位置模块210可基于使用关系式(8)确定的参考压缩机压力比来确定压缩机功率输出的第二值。然后，目标涡轮增压器位置模块210可基于压缩机功率输出的第二值通过使用关系式(2)或(3)来确定目标涡轮增压器位置。

目标涡轮增压器位置模块210每次可调整或学习关系式(2)或(3)的学习系数，使目标涡轮增压器位置模块210确定目标涡轮增压器位置。例如，目标涡轮增压器位置模块210可使用诸如在以下关系式中实现的卡尔曼滤波或已修正的最小二乘方来确定学习系数：

其中和θ^T＝[a₀ a₁ a₂ a₃ a₄]。

是表示在当前迭代k下的学习系数的预测值的矢量，是表示在先前迭代k-1下的学习系数的预测值的矢量，L_k是用于当前迭代k的预测增益，和是在当前迭代k下上文标记为的矢量的转置。y_k是(i)在当前迭代k下压缩机功率输出和涡轮轴惯性的总和与(ii)发动机102产生的排气焓的比。

目标涡轮增压器位置模块210可使用以下关系式来确定预测增益：

其中P_k-1是在先前迭代k-1下的协方差矩阵，是在当前迭代k下上文标记为的矢量，λ_k是在当前迭代k下的学习速率，是在当前迭代k下上文标记为的矢量的转置，和P_k是在当前迭代k下的协方差矩阵。

目标涡轮增压器位置模块210可使用以下关系式来确定协方差矩阵：

其中P_k是在当前迭代k下的协方差矩阵，P_k-1是在先前迭代k-1下的协方差矩阵，是在当前迭代k下上文标记为的矢量，λ_k是在当前迭代k下的学习速率，和是在当前迭代k下上文标记为的矢量的转置。

目标涡轮增压器位置模块210学习涡轮增压器系统参数(诸如关系式(1)和(2)的学习系数)的量可使用学习限定或限制来限定或限制。每次可应用学习限制，使目标涡轮增压器位置模块210确定目标涡轮增压器位置。例如，关系式(2)可改写为

其中和b(t)＝a₃+a₄Q_e。

在这种情况下，学习限制可为：b_min<b(k)<b_max，其中b_min是在迭代k下函数b的最小值(例如，在迭代k-1下的b减去30％)，和b_max是在迭代k下函数b的最大值(例如，在迭代k-1下的b加上30％)。

涡轮增压器位置调整模块212基于压缩机压力比的误差通过使用反馈方法确定对目标涡轮增压器位置的调整。涡轮增压器位置调整模块212从参考压缩机压力比中减去实际压缩机压力比以获得压缩机压力比误差。涡轮增压器位置调整模块212可使用诸如在以下关系式中呈现的比例-积分-微分(PID)控制技术来确定对目标涡轮增压器位置的调整：

其中u(t)是作为时间(t)函数的涡轮增压器位置，e(t)是压缩机压力比误差，和Kp、Ki、与Kd相应地是比例、积分、和微分项的系数。涡轮增压器位置调整模块212输出对目标涡轮增压器位置的调整。

涡轮增压器控制模块214基于目标涡轮增压器位置和对目标涡轮增压器位置的调整来控制涡轮增压器。例如，涡轮增压器控制模块214可通过增加对目标涡轮增压器位置的调整来调整目标涡轮增压器位置输出，并随着调整输出目标涡轮增压器位置。然后，升压致动器模块164可将废气门162的位置调整至目标涡轮增压器位置，如上所述这可为废气门162的目标位置。可选地，若涡轮增压器是可变几何形状涡轮增压器，则升压致动器模块164可将位于涡轮增压器的叶片的位置调整至目标涡轮增压器位置，如上所述这可为叶片的目标位置。

现在参考图3，示出了用于以前馈方式确定目标涡轮增压器位置的系统。图3的系统包括参考压力比模块208、目标涡轮增压器位置模块210、涡轮增压器位置调整模块212、第一求和点302、第二求和点304和发动机子系统306。发动机子系统306可以是发动机系统100的子系统，并且可以包括发动机系统100的由ECM 114控制的硬件部件(例如发动机102)。

参考压力比模块208基于如上所述的期望扭矩和发动机速度来确定参考压缩机压力比，并输出指示参考压缩机压力比的信号308。目标涡轮增压器位置模块210利用如上所述的关系式(2)或(3)基于参考压缩机压力比来确定目标涡轮增压器位置。更具体地，目标涡轮增压器位置模块210基于参考压缩机压力比来确定压缩机功率输出，并且利用关系(2)或(3)基于压缩机功率输出来确定目标涡轮增压器位置。第一目标涡轮增压器位置模块210输出指示目标涡轮增压器位置的信号310。

第一求和点302确定由信号308指示的参考压缩机压力比和由信号312指示的实际压缩机压力比的负值之和。因此，实际上，第一求和点302从参考压缩机压力比减去实际压缩机压力比。第一求和点302输出指示参考压缩机压力比和实际压缩机压力比之间的差的信号314。

涡轮增压器位置调整模块212基于如上所述的压缩机压力比误差来确定对目标涡轮增压器位置的调整。涡轮增压器位置调整模块212输出指示对目标涡轮增压器位置的调整的信号316。第二求和点304确定由信号310指示的目标涡轮增压器位置和由信号316指示的对目标涡轮增压器位置的调整之和。第二求和点304输出指示目标涡轮增压器位置和对目标涡轮增压器位置的调整之和的信号318。

发动机子系统306响应由信号318指示的目标涡轮增压器位置，产生由信号312指示的实际压缩机压力比的新值。以这种方式，基于实际压缩机压力比以反馈方式调整目标涡轮增压器位置。此外，利用关系式(2)或(3)以前馈方式调整目标涡轮增压器位置。

现在参考图4，示出了用于以反馈方式确定目标涡轮增压器位置的系统。图4的系统包括所有与图3的系统相同的元件。然而，在图4中，目标涡轮增压器位置模块210不是基于由信号308指示的参考压缩机压力比来确定目标涡轮增压器位置。相反，目标涡轮增压器位置模块210基于由信号312指示的实际压缩机压力比来确定目标涡轮增压器位置。因此，利用关系式(2)或(3)以反馈方式调整目标涡轮增压器位置。

现在参考图5，在502处开始用于自适应学习值和基于学习值控制发动机的涡轮增压器的示例方法。该方法在图2的模块的上下文中描述。然而，执行该方法的各步骤的具体模块可以不同于下面提到的模块和/或该方法可以与图2的模块分开地实现。

在504处，实际压力比模块206确定跨涡轮增压器的压缩机160-2的实际压力比。如上所述，实际压力比模块206可以基于由MAP传感器184测量的歧管压力和由IAP传感器194测量的环境压力来确定实际压缩机压力比。在506处，参考压力比模块208确定跨压缩机160-2的参考压力比。参考压力比模块208可以基于如上所述的期望扭矩和发动机速度来确定参考压缩机压力比。

在508处，目标涡轮增压器位置模块210确定发动机工况是否是瞬态的。发动机工况可以包括发动机速度、进气流量和/或燃料流量。当发动机工况的变化比率小于预定比率时，目标涡轮增压器位置模块210可以确定发动机工况是稳态的。当发动机工况的变化比率大于或等于预定比率时，目标涡轮增压器位置模块210可以确定发动机工况是瞬态的。如果发动机工况是瞬态的，则该方法在510处继续。否则该方法在512处继续。

在510处，目标涡轮增压器位置模块210利用瞬态模型来确定目标涡轮增压器位置。更具体地，目标涡轮增压器位置模块210利用关系式(2)或(3)来确定压缩机压力比的变化比率。然后，目标涡轮增压器位置模块210利用关系式(8)基于压缩机压力比的先前值和压缩机压力比的变化比率来确定压缩机压力比的当前值。

然后，目标涡轮增压器位置模块210可以利用稳态模块基于压缩机压力比的当前值来确定目标涡轮增压器位置。更具体地，目标涡轮增压器位置模块210可以基于压缩机压力比的当前值来确定压缩机功率输出，并将压缩机压力比的变化比率设置为等于零。然后，目标涡轮增压器位置模块210可以利用关系式(2)或(3)来求解目标涡轮增压器位置。

在512处，目标涡轮增压器位置模块210利用稳态模型基于参考压缩机压力比或实际压缩机压力比来确定目标涡轮增压器位置。更具体地，目标涡轮增压器位置模块210将压缩机压力比的变化比率设置为等于零，并利用关系式(2)或(3)来求解目标涡轮增压器位置。当利用图3的前馈方法时，目标涡轮增压器位置模块210基于参考压缩机压力比来确定压缩机功率输出。

当在510处确定压缩机压力比的变化比率或在512处确定目标涡轮增压器位置时，目标涡轮增压器位置模块210基于实际压缩机压力比或参考压缩机压力比来确定压缩机功率输出。当利用图3的前馈方法时，目标涡轮增压器位置模块210基于参考压缩机压力比来确定压缩机功率输出。当利用图4的反馈方法时，目标涡轮增压器位置模块210基于实际压缩机压力比来确定压缩机功率输出。

在514处，涡轮增压器位置调整模块212利用例如如上所述的关系式(12)基于压缩机压力比的误差来确定对目标涡轮增压器位置的调整。在516处，涡轮增压器控制模块214基于如上所述的目标涡轮增压器位置和对目标涡轮增压器位置的调整来控制涡轮增压器。在518处，目标涡轮增压器位置模块210利用如上所述的关系式(8)至(10)调整或学习关系式(1)和(2)的学习系数。该方法然后执行图5中描述的控制循环的另一迭代，并且目标涡轮增压器位置模块210利用经调整的学习系数来确定目标涡轮增压器位置的新值。

前面的描述本质上仅仅是说明性的，并且决不意图限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以各种形式实现。因此，尽管本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应当如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求时，其他修改将变得显而易见。如本文所使用的，短语A、B和C中的至少一个应当解释为意味着使用非排他性逻辑或(OR)的逻辑(A或B或C)，并且不应解释为表示“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时地)执行。

在本申请中，包括以下定义，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”代替。术语“模块”可以指代以下的一部分或包括：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合的模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合的模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或群组)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或群组)；提供所描述的功能的其它合适的硬件部件；或上述的一些或所有的组合，例如在片上系统中。

模块可以包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括连接到局域网(LAN)、因特网、广域网(WAN)或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可以允许负载平衡。在另一示例中，服务器(也称为远程或云)模块可以代表客户端模块来实现一些功能。

如上所使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指程序、例程、函数、类别、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包含执行来自多个模块的一些或所有代码的单个处理器电路。术语群组处理器电路包含与其他处理器电路组合地执行来自一个或多个模块的一些或所有代码的处理器电路。对多个处理器电路的引用包含离散芯片上的多个处理器电路、单个芯片上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个核、单个处理器电路的多个线程或上述的组合。术语共享存储器电路包含存储来自多个模块的一些或所有代码的单个存储器电路。术语群组存储器电路包含与其他存储器组合地存储来自一个或多个模块的一些或所有代码的存储器电路。

术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如本文所使用的术语计算机可读介质不包含通过介质(例如在载波上)传播的瞬时电或电磁信号；术语计算机可读介质因此可以被认为是有形的和非暂时的。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器电路(诸如闪存存储器电路，可擦除可编程只读存储器电路或掩模只读存储器电路)、易失性存储器电路(诸如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(诸如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)和光学存储介质(诸如CD、DVD或蓝光盘)。

本申请中描述的设备和方法可以由通过配置通用计算机来执行在计算机程序中实现的一个或多个特定功能而创建的由专用计算机来部分或全部实现。上述功能块、流程图组部和其他元件用作软件规范，其可以通过熟练的技术人员或程序员的例行工作转换成计算机程序。

计算机程序包括存储在至少一个非暂时性有形计算机可读介质上的处理器可执行的指令。计算机程序还可以包括或依赖于所存储的数据。计算机程序可以包含与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(BIOS)、与专用计算机的特定设备交互的设备驱动程序、一个或多个操作系统、用户应用程序、后台服务、后台应用程序等。

计算机程序可以包括：(i)待解析的描述文本，诸如HTML(超文本标记语言)或XML(可扩展标记语言)，(ii)汇编代码，(iii)由编译器从源代码生成的目标代码，(iv)由解释器执行的源代码，(v)由即时编译器编译和执行的源代码等。仅作为示例，源代码可以使用来自包括C、C++、C#、ObjectiveC、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、HTML5、Ada、ASP(活动服务器页)、PHP、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Lua和的语言的语法编写。

在权利要求中所述的元件都不旨在是35U.S.C§112(f)的含义内的装置加功能元件，除非使用短语“用于......的装置”明确地记载一个元件，或者在使用短语“用于......的操作”或“用于......的步骤”的方法权利要求的情况下。