估算涡轮增压内燃机的增压能力的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种估算涡轮增压内燃机的增压能力的方法。该方法适用于柴油内燃机和汽油内燃机。
【背景技术】
[0002]众所周知，大多数的内燃机是涡轮增压的。涡轮增压器是一种强制增压进气装置，用于允许给定尺寸的发动机产生更大的功率。涡轮增压器的优点在于，它压缩更多的进气空气进入燃烧室中，从而导致增加的功率和/或效率。涡轮增压器通常用在货车、汽车、火车和建筑设备的发动机上。它们普遍地与奥托(Otto)循环内燃机和狄塞尔(Diesel)循环内燃机一起使用，也已经发现可用于汽车燃料电池。
[0003]增压压力，即为被压缩的进气空气在不同的发动机运行条件下将得到的最大压力，它是关键的参数，因为对它的精确估算避免了积分器扭矩和/或增压控制器的启动(wind up)。积分器是必要的以避免来自增压或相应扭矩设定点的偏差。如果有误差，则积分器启动，直到误差为零。这些数值在适配时是被考虑的。例如，需要更多的增压压力来得到所需的在高水平的扭矩。压缩机能够提供的增压压力取决于提供给涡轮机的能量。如果涡轮机上没有能量，压缩机不能提供更多的增压压力，并且误差保持大的数值。在那种情况下，积分器将启动，并且适配器将得知错误的数值。使用这些返回至零水平(sea level)的数值将导致过度增压。
[0004]此外，增压压力的精确估算优化增压压力和扭矩控制之间相互作用，并考虑环境条件和在涡轮机中的焓的情况下，提供可靠的最大扭矩估算。
[0005]最后，对增压压力的精确估算优化用于自动变速器和手动变速器的向下换挡行为。事实上，由于有可能估算当前条件下和不同发动机转速下的增压压力，算法计算提供给涡轮机的能量，并且以此为基础，计算最大增压压力。如果最大增压压力低于所需的增压压力，则必须增加流向涡轮机的质量流量，这通过换到低档位以增加发动机转速来达到。对于自动变速器，知道用于升档的最大可用扭矩也是重要的。因此，还有可能避免在几个齿轮之间的“速度偏差(hunting) ”和“切换(toggling)”。
[0006]迄今为止，没有可用的估算增压压力的方法。
[0007]因此，需要一种可提供给发动机的估算涡轮增压器的增压压力的方法，该方法具有可靠的精度并且没有非常复杂和耗时的程序。
【发明内容】
[0008]本发明的实施例的目的是在所有可能的发动机运行条件下，提供一种估算增压压力的方法。
[0009]另一个目的是提供一种装置，这种装置允许运行上述方法。
[0010]这些目的是通过具有在独立权利要求中描述的特征的方法、装置、发动机、计算机程序和计算机程序产品所达到的。
[0011]从属权利要求中描述优选的和/或特别地有利的方面。
[0012]本公开的实施例提供了一种估算涡轮增压内燃机的增压压力的方法，其中，该方法运行以下步骤:
[0013]-估算作为发动机运行参数的函数的节流阀温度，
[0014]-估算作为该节流阀温度的函数的进入空气质量流量和排气质量流量，
[0015]-估算作为发动机运行参数的函数的涡轮机入口压力与涡轮机出口压力，
[0016]-估算作为进入空气质量流量和排气质量流量以及涡轮机入口压力和涡轮机出口压力的函数的涡轮机速度，
[0017]-估算作为涡轮机速度的函数的增压压力。
[0018]因此，公开了一种装置，用于运行估算涡轮增压内燃机的增压压力的方法，该装置包括:
[0019]-估算作为发动机运行参数的函数的节流阀温度的器件，
[0020]-估算作为该节流阀温度的函数的进入空气质量流量和排气质量流量的器件，
[0021]-估算作为发动机运行参数的函数的涡轮机入口压力与涡轮机出口压力的器件，
[0022]-估算作为进入空气质量流量和排气质量流量以及涡轮机入口压力和涡轮机出口压力的函数的涡轮机速度的器件，
[0023]-估算作为涡轮机速度函数的增压压力的器件。
[0024]该实施例的优势为，在所有环境条件下对增压压力的估算，允许发动机能够提供的最大扭矩的预测。
[0025]根据另一实施例，该方法步骤被循环性地运行。
[0026]因此，该装置被配置成循环性地运行该方法步骤。
[0027]这个实施例的优势是，在至少第二循环之后，该估算是足够精确的，因此回路数量的选择取决于精度和计算时间之间的所需的权衡。
[0028]根据另一实施例，该方法步骤被运行了正好四次。
[0029]因此，该装置被配置为运行该方法步骤正好四次。
[0030]这个实施例的优势是，运行该方法步骤正好四次，得到了精度和计算时间之间的非常好的权衡。特别地，在此情况下，计算时间约为100ms，这是可接受的数值。
[0031]仍根据又一实施例，发动机运行参数是预测的发动机转速，该预测的发动机转速通过下式来计算:
[0032]ni+1 = Iii+ Oi1- n^) / U1- V1)
[0033]因此，如果发动机运行参数是预测的发动机转速，该装置被配置运行，该预测的发动机转速通过下式来计算:
[0034]ni+1 = Iii+ Oi1- n^) / U1- V1)
[0035]这个实施例的优势是，所预测的发动机转速是估算空气质量流量和排气质量流量所需的物理参数。
[0036]根据又一实施例，另一个发动机运行参数是冷却能力因子，该冷却能力因子是另外的发动机运行参数的函数，确切地是当前的增压压力、当前的涡轮增压器入口压力、当前的压缩机入口温度和当前的入口歧管温度的函数。
[0037]因此，如果另一个发动机运行参数是冷却能力因子，该装置被配置运行，该冷却能力因子是另外的发动机运行参数的函数，确切地是当前的增压压力、当前的涡轮增压器入口压力、当前的压缩机入口温度和当前的入口歧管温度的函数。
[0038]该实施例的优势是，该冷却能力因子是估算节流阀温度所需的物理参数。
[0039]根据另一个实施例，该节流阀温度是当前增压压力、当前的涡轮增压器入口压力、当前的压缩机入口温度和冷却能力因子的函数。
[0040]因此，该估算节流阀温度的器件被配置为估算作为当前增压压力、当前的涡轮增压器入口压力、当前的压缩机入口温度和冷却能力因子函数的节流阀温度。
[0041]该实施例的优势是该节流阀温度是估算空气质量流量所需的物理参数。
[0042]根据另一实施例，该空气质量流量和排气质量流量是作为预测的发动机转速、当前的增压压力、容积效率、进气致动器状态、当前的环境空气压力和被估算的节流阀温度的函数被估算的。
[0043]因此，该用于估算空气质量流量和排气质量流量的器件被配置用于估算作为预测的发动机转速、当前的增压压力、容积效率、进气致动器状态、当前的环境空气压力和被估算的节流阀温度函数的空气质量流量和排气质量流量。
[0044]该实施例的优势是，被估算的空气质量流量和排气质量流量是被需要用来估算涡轮机入口压力和出口压力、涡轮机速度和最大增压压力的物理参数。
[0045]根据更进一步的实施例，该涡轮机入口压力和涡轮机出口压力是作为该空气质量流量和排气质量流量的函数被估算的。
[0046]因此，该用于估算涡轮机入口压力与涡轮机出口压力的器件被配置用于估算作为空气质量流量和排气质量流量函数的涡轮机入口压力与涡轮机出口压力。
[0047]该实施例的优势是，被估算的涡轮机入口压力与涡轮机出口压力是被需要用来估算涡轮机速度的物理参数。
[0048]仍根据