减轻发动机的背压的系统和方法

专利名称：减轻发动机的背压的系统和方法
技术领域：
本发明涉及具有诸如两级涡轮增压器之类的涡轮增压器的诸如柴油发动机之 类的内燃发动机。
背景技术：
一种已知的发动机涡轮增压器系统包括一个两级涡轮增压器，其包括成串联流 动关系的高压涡轮机和低压涡轮机以及一个旁通阀门，该旁通阀门对高压涡轮机 成并联流动关系并且受发动机控制系统的控制。发动机控制系统可处理各种数据 来控制旁通阀门，以便根据发动机当时的工作方式以恰当的途径调节排气背压和 发动机增压。可将高压级设计成尺寸相对较小从而对发动机的低端性能最佳化， 同时为了发动机的高端性能可将低压级设计成尺寸相对较大。
为了符合有关的法律和规章，通常在各种环境条件下在发动机工作状态的宽阔
范围内采用排气再循环(EGR)，以有助于控制排气尾管的排放物。但是，发动 机工程师可能会认为，只要不违反有关的法律和/或规章，可以在影响发动机工作 的某些条件下以某些途径暂时停止使用EGR。这样的暂时停用EGR的理由可列 举如下EGR是根本没有必要的；EGR没有什么明显的作用；或EGR实际上是 有害无宜的。另一个可能的理由是不可能做到EGR的足够精确的控制，同时这 样的情况比比皆是。
一种涡轮增压器控制方略可考虑发动机在宽阔的工作范围内的许多工作参数， 包括EGR。在一台发动机在工作而各主要的条件要求停用EGR时，涡轮增压器 控制方略可能需要能适配于停用的EGR。
如果不能使控制方略适配于停用的EGR，可能会使发动机以有损于发动机的 性能和/或耐久性的方式进行工作。这种情况的一个后果是，在一种力求使增压升 高的涡轮增压器控制方略因为某些主要的条件(诸如发动机是冷的或是极热而达 到过热点)规定在那些条件下应该停用EGR时而不宜使增压升高时，这种涡轮增
压器的控制方略会使排气背压(EBP)不想要地升高。

发明内容
在一个方面，本发明涉及一种系统和方法，其用于使涡轮增压器控制方略得以
适配，以避免发动机EBP的那种所不希望的升高。
所揭示的本发明的优选实施例采用多组图表，它们包含涡轮增压器设定点的诸
多数据数值。根据发动机控制系统是使EGR系统处于使用状态还是停用状态，利 用一组图表排斥另一组图表。在发动机是冷的或太热时，EGR系统被停用，并且 用一组图表排斥另一组图表来控制涡轮增压器的设定点，进而控制发动机排气总 管内的EBP和发动机进气总管内的总管绝对压力(MAP)。在发动机既不是冷的 也不是太热时，EGR系统被投入使用，并且用另一组图表排斥所述一组图表。
设定点图表可包含基于EBP、 MAP、或MGP (总管表压)的诸多数据数值。 优选的是，这种系统采用闭环控制方略，用取自所选择的图表的设定点数据数值 作为命令输入，以及用取自适当的数据源的数据数值作为反馈输入，从命令输入 减去反馈输入，而提供一个误差信号，这种方略连续地力求达到零信号，以使涡 轮增压器尽可能接近地工作在设定点。特定的反馈源适应于由各图表中的数据数 值代表的特定参数，即EBP、 MAP、或MGP。
因此，本发明的一个通用的方面涉及一种内燃发动机，它有进气系统，其包 括用于为发动机提供燃烧用充入空气的涡轮增压器压縮机；多个燃烧室，充入空 气和燃料在其中燃烧而使发动机工作；以及排气系统，燃烧生成的排气从燃烧室
出来流过该系统。排气系统还包括涡轮增压器涡轮机，其利用排气使涡轮增压器 压缩机工作。
EGR系统在使用状态时可使一些排气从排气系统再循环到进气系统，但是， 控制系统可能会不时地，特别是在发动机是冷的或太热时，使它处于停用状态。
旁通阀门连接在涡轮机的一个级的旁路上，当它被打开时，它可使排气从旁路 绕过涡轮机的这个级。
控制系统可以选择性地启用和停用EGR系统。它也能给阀门推导出工作设定 点数值，以限定阀门使排气从旁路绕过涡轮机的那个级的程度，从而设定涡轮增 压器的工作设定点。
控制系统包括包含数据的第一组图表，在EGR系统处于使用状态时，控制系 统用这些数据排斥第二组图表中的数据而推导出设定点数值。在EGR系统处于停 用状态时，控制系统用第二组图表中的数据排斥第一组图表中的数据。
本发明的其它各方面涉及用于涡轮增压器设定点控制的控制系统和方法。 本发明的上述以及进一步的特点和优点将在下面进行的本发明的一个现在认 为优选的实施例的说明中显现出来，这个实施例描述了当前设想的实现本发明的 最好方式。本说明书包括几个附图，现将其简述如下。


图1是一个示例性内燃发动机的总的示意图，其配有按照本发明的原理的发动 机控制系统；
图2是一个软件方略图的第一部分，其表示出编程在按照本发明的原理的发动 机控制系统中的算法；以及
图3是软件方略图的第二部分。
具体实施例方式
图1表示出一个示例性的内燃发动机10，它有进气系统12，供燃烧用的空 气可通过该系统进入发动机；和排气系统M，燃烧产生的排气通过该系统流出发 动机。举例来说，发动机10是一个包括一台两级涡轮增压器16的涡轮增压柴油 发动机，两级涡轮增压器16有一个低压级18和一个高压级20。举例来说，发动 机10是一个有进气总管22和排气总管24的多缸V型发动机，并且在其被用在 一个诸如卡车的机动车辆上时，其被通过车辆的传动链而联接至可驱动车辆。
被吸入进气系统12的空气沿着箭头26指示的路径进入低压级18的压縮机 18C。高压级20的压縮机20C沿着箭头28指示的路径相对压縮机18C在下游成 串联流动关系。由箭头30指示的路径从压縮机20C经过充入空气冷却器32和进 气节流阀34通到进气总管22。
充入空气从进气总管22进入发动机气缸36，同时燃料被喷入发动机气缸而形 成混合物，混合物燃烧而转化为发动机的动力。燃烧生成的气体被通过排气系统 14排出，但其中某些部分可被通过排气再循环(EGR)系统38再循环。被从排气总管24再循环的排气沿着箭头40指示的路径流经EGR冷却器42和EGR阀门 44而回流进入进气总管22。
没有被再循环的排气一离开排气总管24就被迫沿着分别由箭头46、48指示的 两个平行的路径之一或两者流动。路径46包括高压级20的涡轮机20T，而路径 48包括旁通阀门50。在涡轮机20T和旁通阀门50之后，路径46、 48合并为一个 通向低压级18的涡轮机18T的共同路径52。排气经过涡轮机18T之后可流经一 个或多个排气处理装置，诸如催化剂装置54，而后被排放到大气中。
旁通阀门50是在发动机控制系统的控制下。发动机控制系统可处理各种数据 来控制旁通阀门50，以便根据发动机当时的工作方式以一种恰当的方式来调节发 动机排气背压和发动机增压。以串联流动关系设置两个涡轮机20T和18T以及设 置用于控制被允许从旁路绕过涡轮机20T的排气量的旁通阀门50的优点是，可将 高压级20设计成尺寸较小并针对发动机的低端性能最佳化，同时可为了使发动机 的高端性能更好而将低压级18设计成尺寸较大。
通过在发动机在低端工作时关闭旁通阀门50，可使全部的排气流经过两个涡 轮机20T和18T，以及高压压缩机20C将给出较高的出口压力，使得发动机的充 入空气是由两级压缩机给出。这可使低端增压得到所希望的升高。
在发动机工作于中速范围和高端时，可视情况将旁通阀门50部分地或完全打 开，以达到所希望的增压和背压。
本发明的涡轮增压器旁通控制(TCBC)方略实现在发动机控制系统中，而后 者包括一个或多个处理器，这些处理器有用于处理数据的各种算法。通过控制旁 通阀门50，可以用这种方略控制涡轮增压器的工作设定点。
在一个特定的发动机上，用于旁通阀门50的所希望的涡轮增压器旁通控制的 数据数值是图2中所示的一个参数TCBC一DES。这个数据数值是由发动机控制系 统推导出来而可设定旁通阔门50的打开程度。TCBC一DES的数据数值主要是发 动机转速和发动机负荷的函数。TCBC一DES的数据数值被包含在图2中所示的通 用图表60中，其中用参数N表示的速度数据和用发动机供油数据MFDES表示的 发动机负荷是图表60的输入。
可根据转速和负荷的输入数据数值从图表60选择TCBC一DES的数据数值。在 某些系统中，可能需要考虑对某些瞬时状态和诸如大气压力和发动机温度的某些
参数进行补偿和过滤，在认为适当时可对各种数据进行限制。实际上，图表60 可包括一单个图表或多个单个的图表，每个图表提供与转速和负荷数据数值适当
相关的设定点数据数值的一个对应范围。储存的数据数值可以是各参数EPB、 MAP或MGP中的任一个。
用于控制旁通阀门50的基本方略是以重复地计算限定着该阀门应该打开的程 度的一个设定点为前提，而重复地计算是通过重复地处理诸如发动机转速和发动 机供油的各适当参数的数据。设定点可随着相关参数的数值的变化而改变。这种 基本方略还可通过把某些瞬时状态的影响包括在设定点计算中来考虑瞬时状态的 发生。然后，这种方略用计算得到的设定点作为对这种方略的旨在操作旁通阀门 50的控制部分的控制输入，以使该阀门的打开量尽可能实时地紧密地对应于设定 点。这样的处理过程可以用前馈控制和反馈控制的一种组合，其中后者采用比例 和积分(PI)控制，或者处理过程也可只采用反馈控制。
某些工作条件可能以各种方式影响发动机的工作，这使得在那些条件继续存在
的同时暂时停用EGR是适当的。已经发现，在把EGR关掉即停用时，由于发动 机或是冷的或是很热，涡轮增压器会使增压升高而使大量空气进入发动机，结果， 由于增加的空气量有明显的作用，可能使发动机的EBP升高到不可接受的程度。
本发明旨在为避免那样的EBP升高提出一种办法。下文将会说明，这种办法 是通过提供几个附加的图表来实现的，在这种方略使EGR暂时停用时这些附加图 表可用于替代在启用EGR时应用的其它图表。以这种方式，这种基本控制方略可 被保持，但也可被以特别方便的途径进行适配，以避免EBP因上述那样的条件而 升高到不可接受的程度。
TCBC—DES的数据数值产生于对参数TCBC一DES—SP (也见图2)的数据数值 的评价，而这种评价是用一个评价函数70来进行，用以评价是否符合由参数 TCBC—DES—LMN和TCBC—DES—LMX分别代表的最小和最大限制值。如果 TCBC—DES—SP的数据数值是在最小和最大限制值之内，函数70就让它通过。如 果其超过最大限制值，被通过的数值就是TCBC一DESJJv4X的数值；如果其低于 最小限制值，被通过的数值就是TCBC—DES一LMN的数值。命名为KOER诊断和 P-I计算推导的虚线长方形内表示的开关函数72、 74是用于诊断和推导的目的。 在涡轮增压发动机工作在生产用的机动车辆例如卡车上时，这些开关函数可让TCBC一DES—SP的数据数值通过而到达用于评价的函数70。
TCBC—DES—SP的数据数值可以或者是参数TCBC—SP的数据数值或者是参数 TCBC一SPF的数据数值，这可由幵关函数76和开关函数78的共同作用基于编号 为"1"到"5"的各个模式来选择。模式"0"表示发动机在生产用机动车辆上的 常态工作模式。各其它模式是用于诊断和推导的目的。
在模式"0" ， TCBC—DES—SP的数据数值是TCBC—SPF的数据数值。根据开 关函数78的状态，TCBC一SPF的数据数值可以或者是TCBC一SP的数据数值或者 是取自图表80的一个数据数值。按照本发明的某些原理，开关函数78是由一个 参数EGR—DISABLE来控制。在EGR被停用时，EGR_DISABLE使开关函数78 提供来自图表80的数据数值作为TCBC—SPF的数据数值。在EGR被恢复使用时， EGR—DISABLE使开关函数78提供TCBC_SP的数据数值作为TCBC—SPF的数据 数值。
从下文的进一步说明将会更明显地看出，正是这一选择性的采用A) —个在 发动机控制系统由于发动机或是冷的或是太热而将EGR停用时可以以一种避免 EBP所不希望的增高的方式改变设定点的取自图表80的数据数值，以及B)在发 动机控制系统使EGR处于使用状态时TCBC一SP的数据数值，对本发明的原理是 非常重要的。
参数MFDES的数据数值对应于发动机的燃油供给速率并可从任何适当的数据 源来得到。参数N的数据数值对应于发动机的转速并可从任何适当的数据源得到。 MFDES和N是通用图表60的输入，前已指出，图表60可包括多个单个的图表。
图表60，不管是单一的图表还是多个图表，可包含若干个数据数值，其中每 一个与各自的一对数据数值相关， 一对数据数值中的一个是发动机供油MFDES 的数据数值，另一个是发动机转速N的数据数值。发动机供油MFDES的每个数 据数值代表发动机供油范围内的一个对应的部分跨度，而发动机转速的每个数据 数值代表发动机转速范围内的一个对应的部分跨度。对于任何给定的发动机供油 和发动机转速组合，发动机供油将是处在图表中它的各部分跨度之一内，以及发 动机转速将是处在它的各部分跨度之一内，这将使储存在图表中与这两个相应的 部分跨度互相关联的特定数据数值被送给函数70去进行进一步处理，以及，正是 基本的设定点数值在EGR处于使用状态时由这种方略进行进一步处理。下文还将说明，在EGR停用时，是由这种方略对来自一个不同的图表80的数据数值进行 进一步处理。
由评价函数70评价通过的数据数值构成旁通阀门50的闭环控制的一个输入。 一个加法函数120(见图2)是这个环的闭合处。在模式"0"，函数120从TCBC一DES 的数据数值减去TCBC—EBP—EST的数据数值。TCBC—EBP—EST的数据数值可以 用任何适当的途径得到，诸如通过估算，或通过用传感器之类的装置在发动机系 统的一个适当的部位进行实际测量。差值是一个代表两者之间的误差的数据数值。
在储存在图表60里的数据代表EBP时，TCBC—EBP—EST的数据数值就代表 实际的或估算的EBP。在储存在图表60里的数据代表MAP时，TCBC—EBP—EST 的数据数值就代表实际的或估算的MAP。在储存在图表60里的数据代表MGP 时，TCBC—EBP一EST的数据数值就代表实际的或估算的MGP。
接着，由评价函数122对照预设的最小和最大限制值对误差差值进行评价，如 图2所示。如果误差差值的数据数值是正向大于预设最大限制值(参数 TCBC—ERR—LMX)，那么，TCBC—ERR—LMX的数据数值就被通过。如果误差 差值的数据数值是负向大于预设最小限制值(参数TCBC_ERR_LMN)，那么， TCBC—ERR一LMN的数据数值就被通过。如果误差差值的数据数值是处在两个限 制值之间，那么实际的误差差值本身的数据数值就被通过。
被通过的误差数据数值被命名为一个参数TCBC—ERR，随后其由图3中表示 的包括可处理TCBC一ERR的比例函数130和积分函数132的TCBC P-I &前馈控 制进行处理。各自的增益分别与每个函数130、 132相关，增益KP与比例函数130 相关，而增益KI与积分函数132相关。每个增益本身是发动机供油和发动机转速 的函数。
图3还表示出TCBC P-I &前馈控制包括一个用于设定比例函数130的增益的 图表134和一个用于设定积分函数134的增益的图表136。
图表134包含比例增益KP的若干个数据数值，其中每一个与各自的一对数据 数值相关联， 一对数据数值中的一个是发动机供油MFDES，另一个是发动机转速 N。发动机供油MFDES的每个数据数值代表发动机供油范围内的一个对应的部分 跨度，而发动机转速的每个数据数值代表发动机转速范围内的一个对应的部分跨 度。对于任何给定的发动机供油和发动机转速组合，发动机供油将是处在图表134
中它的各部分跨度之一内，以及发动机转速将是处在它的各部分跨度之一内，使 对应于这两个相应的部分跨度的比例增益KP的特定数据数值被供给到一个乘法
函数138。
图表136包含积分增益KI的若干个数据数值，其中每一个与各自的一对数据 数值相关联， 一对数据数值中的一个是发动机供油MFDES，另一个是发动机转速 N。发动机供油MFDES的每个数据数值代表发动机供油范围内的一个对应的部分 跨度，而发动机转速的每个数据数值代表发动机转速范围内的一个对应的部分跨 度。对于任何给定的发动机供油和发动机转速组合，发动机供油将是处在图表136 中它的各部分跨度之一内，以及发动机转速将是处在它的各部分跨度之一内，使 对应于这两个相应的部分跨度的积分增益KI的特定数据数值被供给到积分函数 132的一个积分器140。积分器140包括用于把积分速率约束于最大和最小限制值 的制约逻辑(clamp-logic)。
参数TCBC—FFD的数据数值代表TCBC设定点的前馈分量的一个近似的目标 数值。TCBC一FFD的数据数值可以或者是参数TCBC一EGR一FFD的数据数值或者 是选自图表142的一个数据数值，这可由开关函数144和开关函数146的共同作 用基于各模式"0"到"5"来选择。
在模式"0"，开关函数144、 146的状态使TCBC—FFD的数据数值可由在 EGR一DISABLE控制下的开关函数146的状态来确定。在EGR被停用时， EGR一DISABLE使开关函数146提供来自图表148的一个数据数值作为 TCBC一EGR一FFD的数据数值。在恢复使用EGR时，EGR—DISABLE使开关函数 146提供TCBC一EGR一FFD的数据数值作为选自图表142的数据数值。
图表142包含在使用EGR时采用的代表设定点目标数值的若干个数据数值。 每个设定点目标数据数值与各自的一对数据数值相关联， 一对数据数值中的一个 是发动机转速N，另一个是发动机供油MFDES。发动机转速的每个数据数值代表 发动机整个转速范围内的一个对应的部分跨度，而发动机供油的每个数据数值代 表发动机整个供油范围内的一个对应的部分跨度。对于任何给定的发动机转速和 发动机供油组合，发动机转速将是处在该图表中的各部分转速跨度之一内，以及 发动机供油将是处在各供油部分跨度之一内，使对应于两个相应的部分跨度的特 定的设定点目标数值在EGR未被停用时被选择为进行进一步处理。
图表148包含在停用EGR时采用的代表设定点目标数值的若干个数据数值。 每个设定点目标数据数值与各自的一对数据数值相关联， 一对数据数值中的一个 是发动机转速N，另一个是发动机供油MFDES。发动机转速的每个数据数值代表 发动机整个转速范围内的一个对应的部分跨度，而发动机供油的每个数据数值代 表发动机整个供油范围内的一个对应的部分跨度。对于任何给定的发动机转速和 发动机供油组合，发动机转速将是处在该图表中的各部分转速跨度之一内，以及 发动机供油将是处在各供油部分跨度之一内，使对应于两个相应的部分跨度的特 定的设定点目标数值在EGR被停用时被选择为进行进一步处理。
本发明的一个方面涉及以下两项的这种选择性使用A)在发动机控制系统由 于发动机或是冷的或是太热而暂时停用EGR时，选用来自图表148的数据数值， 其可以避免EBP的不希望的升高的方式改变设定点，以及B)在使用亦即不停用 EGR时，选用来自图表142的数据数值。
应该注意到，利用发动机转速和发动机供油的前馈目标设定点选择是一个开环 函数，而由函数130、 132提供的比例和积分控制都是闭环函数。所以，这种方略 是依靠一个开环的前馈函数来逼近所希望的TCBC设定点，以及依靠一个闭环函 数与开环函数协调作用，以便真正能达到所希望的设定点。
TCBC设定点的开环逼近不是排他地取决转速和所希望的供油，本发明揭示的 方略还包括大气压力BARO一KPA和一个补偿项作为补充的因素。函数发生器149 和补偿项(参数TCBC一DTY一OFSET)可提供两个补充的数据数值，根据EGR是 否处于使用状态，加法函数150可将这两个补充数值相加于从图表142或图表148 得到的数据数值，以产生参数TCBC—DTY—FF的一个数据数值，而参数 TCBC—DTY一FF是代表至少逼近所希望的TCBC的目标数据数值。
加法函数152把TCBC一DTY一FF的这个数据数值、由比例函数130提供的 TCBC一DTY一P的数据数值、以及由积分函数132提供的TCBC—DTYJ的数据数 值进行代数相加。从这种相加得到的数据数值是可控制旁通阀门50的常规执行器 (未示)的参数TCBC—DTY—PIF的数据数值。
总之，上述方略己经表明，它能够把所希望的TCBC变成控制系统的一个输 入，用以迫使实际的TCBC尽可能接近地对应于那个输入。可以在反馈环路闭合 那一点之前对所希望的TCBC施加各种形式的补偿。本发明的一般原理宽泛得足
以包容任何或所有各种补偿形式或者不包括那些各种补偿形式。这种方略可以以 任何适当的执行速率例如125赫兹来执行。
可将比例控制和积分控制的组合亦即P-I控制看作是最适合于TCBC的控制的 反馈控制的一种优选形式。在某些应用中，把前馈、开环控制与P-I闭环控制组 合起来也是很可行的。但是，本发明的关于选择性地停用EGR的原理也可以用所 揭示的前馈、开环控制和P-I闭环控制之外的其它具体控制方略来实现。在某些 控制方略中，可能不必采用前馈控制，在这种情况中，只釆用反馈控制。但是， 图3已经表示出作为本发明的一个方面的图表142、 148的选择性应用，这种应用 的本身是在本发明的一般原理范围内，以及与图表80的选择性应用结合起来是对 由图表80的选择性应用所展现的一般原理的进一步增强。
尽管只是图示和说明了本发明的现在为优选的一个实施例，但是应能理解，本 发明的原理适用于后附权利要求书的范围所涵盖的所有实施例。
权利要求
1.一种内燃发动机，该内燃发动机包括进气系统，该进气系统包括用于为所述发动机提供燃烧用充入空气的涡轮增压器压缩机；多个燃烧室，充入空气和燃料在所述燃烧室中燃烧而使发动机工作；排气系统，燃烧生成的排气从所述燃烧室出来流过该排气系统，该排气系统包括涡轮增压器涡轮机，该涡轮增压器涡轮机利用排气使所述涡轮增压器压缩机工作；EGR系统，该EGR系统用于使一些排气从所述排气系统再循环到所述进气系统；阀门，该阀门用于选择性地使排气从旁路绕过所述涡轮机的一个级；以及控制系统，该控制系统用于选择性地启用和停用所述EGR系统以及用于给所述阀门推导出工作设定点数值，以限定所述阀门使排气从旁路绕过所述涡轮机的所述级的程度，其中所述控制系统包括包含数据的第一组图表，在所述EGR系统处于使用状态时，所述控制系统用所述第一组图表中的所述数据排斥第二组图表中的数据来推导出所述设定点数值，而在所述EGR系统处于停用状态时，所述控制系统用所述第二组图表中的所述数据排斥所述第一组图表中的所述数据来推导出所述设定点数值。
2. 如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述第一组图表包括包含数 据数值的第一图表，每个所述数据数值既与发动机供油范围内的一个特定的发动 机供油跨度相关也与发动机转速范围内的一个特定的发动机转速跨度相关，所述 第二组图表包括包含数据数值的第二图表，每个所述数据数值既与发动机供油范 围内的一个特定的发动机供油跨度相关，也与发动机转速范围内的一个特定的发 动机转速跨度相关，以及在所述EGR系统处于使用状态时，所述控制系统根据当 时的发动机转速和当时的发动机供油从所述第一图表选择数据数值以进行进一步 处理来推导出所述设定点数值，而在所述EGR系统处于停用状态时，所述控制系 统根据当时的发动机转速和当时的发动机供油从所述第二图表选择数据数值以进 行进一步处理来推导出所述设定点数值。
3. 如权利要求2所述的发动机，其特征在于，所述控制系统包括闭环控制 部分，在所述EGR系统处于使用状态时，该闭环控制部分处理从所述第一图表选 择的所述数据数值，用于所述阀门的闭环控制，而在所述EGR系统处于停用状态 时，该闭环控制部分处理从所述第二图表选择的所述数据数值，用于所述阀门的 闭环控制。
4. 如权利要求3所述的发动机，其特征在于，所述控制系统还包括前馈控 制部分，该前馈控制部分与所述闭环控制部分协同作用而控制所述阀门，所述第 一组图表包括包含前馈数据数值的第三图表，每个所述前馈数据数值既与发动机 供油范围内的一个特定的发动机供油跨度相关，也与发动机转速范围内的一个特 定的发动机转速跨度相关，所述第二组图表包括包含数据数值的第四图表，每个 所述数据数值既与发动机供油范围内的一个特定的发动机供油跨度相关，也与发 动机转速范围内的一个特定的发动机转速跨度相关，以及在所述EGR系统处于使 用状态时，所述控制系统根据当时的发动机转速和当时的发动机供油从所述第三 图表选择数据数值以进行进一步处理来推导出用于所述阀门的控制的前馈分量， 而在所述EGR系统处于停用状态时，所述控制系统根据当时的发动机转速和当时 的发动机供油从所述第四图表选择数据数值以进行进一步处理来推导出用于所述 阀门的控制的前馈分量。
5. 如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述两组图表中的数据用参 数来测量，该参数包括排气背压、总管绝对压力、以及总管表压之一，以及所述 控制系统包括用反馈使控制回路闭合的闭环控制，这个反馈是用与测量所述图表 数据所用的参数相同的参数测量的。
6. 如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述涡轮增压器包括高压级， 该高压级相对低压级在上游成流动关系，以及所述阀门旁路于所述高压级。
7. —种内燃发动机的控制系统，该内燃发动机具有进气系统，该进气系统 包括用于为所述发动机提供燃烧用充入空气的涡轮增压器压缩机；多个燃烧室， 充入空气和燃料在所述燃烧室中燃烧而使所述发动机工作；排气系统，燃烧生成 的排气从所述燃烧室出来流过该排气系统，该排气系统包括涡轮增压器涡轮机， 该涡轮增压器涡轮机利用排气使所述涡轮增压器压縮机工作；EGR系统，该EGR 系统用于使一些排气从所述排气系统再循环到所述进气系统；以及阀门，该阀门用于选择性地使排气从旁路绕过所述涡轮机的一个级，所述控制系统包括处理器，该处理器用于处理数据以选择性地使所述EGR系统进入使用状态和 停用状态，以及给所述阀门推导出工作设定点数值，以限定所述阀门使排气从旁路绕过所述涡轮机的所述级的程度，第一组图表包含基于所述EGR系统处于使用 状态的设定点数据，第二组图表包含基于所述EGR系统处于停用状态的设定点数 据，其中，在所述EGR系统处于使用状态时所述处理器处理从所述第一组图表而 不是从所述第二组图表选择的数据来推导出所述设定点数值，而在所述EGR系统 处于停用状态时，所述处理器处理从所述第二组图表而不是从所述第一组图表选 择的数据来推导出所述设定点数值。
8. 如权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述第一组图表包括包含 数据数值的第一图表，每个所述数据数值既与发动机供油范围内的一个特定的发 动机供油跨度相关，也与发动机转速范围内的一个特定的发动机转速跨度相关， 所述第二组图表包括包含数据数值的第二图表，每个所述数据数值既与发动机供 油范围内的一个特定的发动机供油跨度相关，也与发动机转速范围内的一个特定 的发动机转速跨度相关，以及在所述EGR系统处于使用状态时，所述处理器根据 当时的发动机转速和当时的发动机供油从所述第一图表选择数据数值以进行进一 步处理来推导出所述设定点数值，而在所述EGR系统处于停用状态时，所述处理 器根据当时的发动机转速和当时的发动机供油从所述第二图表选择数据数值以进 行进一步处理来推导出所述设定点数值。
9. 如权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述处理器可处理数据而 推导出所述阀门的控制的闭环控制分量，以及在所述EGR系统处于使用状态时， 所述处理器处理从所述第一图表选择的数据数值作为闭环控制的命令输入，而在 所述EGR系统处于停用状态时，所述处理器处理从所述第二图表选择的数据数值 作为闭环控制的命令输入。
10. 如权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述处理器也处理数据来 推导出所述阀门的控制的前馈控制分量，所述第一组图表包括包含前馈数据数值 的第三图表，每个所述前馈数据数值既与发动机供油范围内的一个特定的发动机 供油跨度相关，也与发动机转速范围内的一个特定的发动机转速跨度相关，所述 第二组图表包括包含数据数值的第四图表，每个所述数据数值既与发动机供油范围内的一个特定的发动机供油跨度相关，也与发动机转速范围内的一个特定的发动机转速跨度相关，以及在所述EGR系统处于使用状态时，所述处理器根据当时的发动机转速和当时的发动机供油从所述第三图表选择数据数值以进行进一步处理来推导出所述前馈控制分量，而在所述EGR系统处于停用状态时，所述控制系 统根据当时的发动机转速和当时的发动机供油从所述第四图表选择数据数值以进 行进一步处理来推导出所述前馈控制分量。
11. 如权利要求7所述的控制系统，其特征在于，在两组图表中的数据用参 数来测量，该参数包括排气背压、总管绝对压力、以及总管表压之一，以及所述 控制系统包括用反馈使控制回路闭合的闭环控制，这个反馈是用与测量所述图表 数据所用的参数相同的参数测量的。
12. —种用于控制内燃发动机的涡轮增压器的方法，所述内燃发动机具有 进气系统，该进气系统包括用于为所述发动机提供燃烧用充入空气的涡轮增压器 压縮机；多个燃烧室，充入空气和燃料在所述燃烧室中燃烧而使所述发动机工作； 排气系统，燃烧生成的排气从所述燃烧室出来流过该排气系统，该排气系统包括 涡轮增压器涡轮机，该涡轮增压器涡轮机利用排气工作而使所述压縮机工作；EGR 系统，该EGR系统用于使一些排气从所述排气系统再循环到所述进气系统；以及 用于选择性地利用排气使所述涡轮机工作的装置，所述方法包括处理数据，以便选择性地使所述EGR系统处于使用状态和停用状态以及推导 出所述涡轮增压器的工作设定点的数值，以限定将排气用于使所述涡轮机工作的 程度；处理数据，以便从包含基于所述EGR系统处于使用状态的设定点数据的第一 组图表选择与当时的发动机转速和发动机负荷相关的设定点数据数值，以及在所 述EGR系统处于使用状态时进一步处理从所述第一图表选择的所述设定点数据 数值来推导出所述涡轮增压器的工作设定点；以及处理数据，以便从包含基于所述EGR系统处于停用状态的设定点数据的第二 组图表选择与当时的发动机转速和发动机负荷相关的设定点数据数值，以及在所 述EGR系统处于停用状态时进一步处理从所述第二图表选择的所述设定点数据 数值来推导出所述涡轮增压器的工作设定点。
13. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，该方法还包括处理数据来推导出所述涡轮增压器的工作设定点的闭环控制分量，以及在所述EGR系统处于使用 状态时，处理从所述第一组图表的图表选择的设定点数据数值，作为闭环控制的 命令输入，而在所述EGR系统处于停用状态时，处理从所述第二组图表的图表选 择的设定点数据数值，作为闭环控制的命令输入。
14. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，该方法还包括处理数据来推导 出所述涡轮增压器的工作设定点的前馈控制分量，以及在所述EGR系统处于使用 状态时，处理从所述第一组图表的第二图表选择的数据数值来推导出所述前馈控 制分量，而在所述EGR系统处于停用状态时，处理从所述第二组图表的第二图表选择的数据数值来推导出所述前馈控制分量。
15. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，该方法还包括用所述涡轮增压 器的工作设定点的数值来设定阀门使排气流从旁路绕过所述涡轮机的一个级的程 度。
全文摘要
在能够选择性地使EGR系统(38)处于使用状态和停用状态并能推导出阀门(50)的工作设定点数值的控制系统的控制下，阀门(50)能够选择性地使排气从旁路绕过涡轮增压器涡轮机(20)的一个级(20T)。这种控制系统包括包含数据的第一组图表(60、142)，在EGR系统处于使用状态时控制系统利用这些数据排斥第二组图表(80、148)中的数据而推导出设定点数值。在EGR系统处于停用状态时控制系统利用第二组图表中的数据排斥第一组图表中的数据而推导出设定点数值。
文档编号F02B33/44GK101198778SQ200680021081
公开日2008年6月11日 申请日期2006年3月27日 优先权日2005年4月14日
发明者S·戈瑞高茨, T·伍德, W·特里 申请人:万国引擎知识产权有限责任公司